Planetele sistemului solar în ordine. Planeta Pământ, Jupiter, Marte. sistem solar

Aceasta este o întrebare foarte dificilă. Și cu greu este posibil să dai un răspuns exhaustiv. Cel puțin deocamdată. Pământul însuși își păstrează trecutul și nu are cine să spună despre acest trecut - a fost cu atât de mult timp în urmă.

Oamenii de știință „întâlnesc” încet Pământul prin studiul rocilor radioactive și obțin câteva răspunsuri. Dar, până la urmă, trecutul cunoscut al Pământului nu este definitiv, ci merge într-un trecut și mai îndepărtat - ce a fost înainte de solidificarea lui? Oamenii de știință compară planetele în starea lor actuală între ele și încearcă să judece evoluția Pământului după ele. Cunoașterea lumii este un proces lung și nu atât de ușor.
Există multe ipoteze despre originea Pământului și a altor planete, unele dintre ele le vom lua în considerare separat pe site-ul nostru.
Ipotezele moderne despre originea sistemului solar trebuie să țină cont nu numai de caracteristicile mecanice ale sistemului solar, ci și de numeroase date fizice despre structura planetelor și a soarelui.
În domeniul cosmogoniei, o luptă ideologică încăpățânată a fost și este dusă în mod constant, deoarece aici viziunea asupra lumii a oamenilor de știință este puternic afectată. Creationistii, de exemplu, cred ca pamantul nu are mai mult de 10.000 de ani, in timp ce evolutionistii masoara varsta pamantului in miliarde de ani.

Astfel, încă nu există nicio ipoteză care să răspundă la toate întrebările despre originea Pământului și a altor planete ale sistemului solar. Dar oamenii de știință sunt din ce în ce mai de acord că Soarele și planetele s-au format simultan (sau aproape simultan) dintr-un singur mediu material, dintr-un singur nor de gaz și praf.
Există următoarele ipoteze despre originea planetelor sistemului solar (inclusiv Pământul): ipoteza lui Laplace, Kant, Schmidt, Buffon, Hoyle etc.

Teoria științifică modernă de bază

Apariția sistemului solar a început cu comprimarea gravitațională a unui nor de gaz și praf, în centrul căruia s-a format cel mai masiv corp, Soarele. Materialul discului protoplanetar s-a adunat în mici planetezimale, care s-au ciocnit între ele și au format planete. O parte din planetezimale a fost ejectată din regiunile interioare în Centura Kuiper și în norul Oort.
Centura Kuiper- regiunea sistemului solar de la orbita lui Neptun la o distanta de aproximativ 55 a. e. de la Soare. Deși Centura Kuiper este similară cu centura de asteroizi, este de aproximativ 20 de ori mai lată și mai masivă decât cea din urmă. La fel ca centura de asteroizi, este formată în mare parte din corpuri mici, adică din material rămas din formarea sistemului solar. Spre deosebire de obiectele din centura de asteroizi, care sunt compuse în principal din roci și metale, obiectele din centura Kuiper sunt compuse în principal din substanțe volatile (numite gheață), cum ar fi metanul, amoniacul și apa. Există cel puțin trei planete pitice în această regiune a spațiului apropiat: Pluto, Haumea și Makemake. Se crede că în această zonă au apărut și unii sateliți ai planetelor sistemului solar (satelitul lui Neptun - Triton și satelitul lui Saturn - Phoebe).
nor Oort- o regiune sferică ipotetică a sistemului solar, care servește drept sursă de comete cu perioadă lungă. Instrumental, existența norului Oort nu a fost confirmată, dar multe fapte indirecte indică existența acestuia.
Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,54 miliarde de ani din nebuloasa solară. Degazarea vulcanică a creat atmosfera primară a pământului a fost creată de activitatea vulcanică, dar aproape că nu avea oxigen, ar fi fost toxică și nu locuibilă. Cea mai mare parte a Pământului a fost topit din cauza vulcanismului activ și a ciocnirilor frecvente cu alte obiecte spațiale. Se crede că unul dintre aceste impacturi majore a înclinat axa pământului și a format luna. De-a lungul timpului, astfel de bombardamente cosmice au încetat, permițând planetei să se răcească și să formeze o crustă solidă. Apa livrată planetei de comete și asteroizi s-a condensat în nori și oceane. Pământul a devenit în cele din urmă primitor pentru viață, iar formele sale cele mai timpurii au îmbogățit atmosfera cu oxigen. Cel puțin în primul miliard de ani, viața pe Pământ a fost mică și microscopică. Ei bine, procesul de evoluție a continuat.
După cum am spus mai devreme, nu există un consens în această privință. Prin urmare, continuă să apară ipoteze despre originea Pământului și a altor planete ale sistemului solar, în timp ce există și altele vechi.

Ipoteza lui J. Buffon

Nu toți oamenii de știință au fost de acord cu scenariul evolutiv pentru originea planetelor. În secolul al XVIII-lea, naturalistul francez Georges Buffon a exprimat o ipoteză susținută și dezvoltată de fizicienii americani Chamberlain și Multon. Ipoteza este următoarea: o dată a zburat o altă stea în vecinătatea Soarelui. Atracția sa a provocat un mare mare asupra Soarelui, extinzându-se în spațiu pe sute de milioane de kilometri. După ce s-a desprins, acest val a început să se răsucească în jurul Soarelui și să se spargă în cheaguri, fiecare dintre ele și-a format propria planetă.

Ipoteza lui F. Hoyle

O altă ipoteză a fost propusă de astrofizicianul englez Fred Hoyle în secolul al XX-lea: Soarele avea o stea geamănă care a explodat. Majoritatea fragmentelor au fost duse în spațiul cosmic, partea mai mică a rămas pe orbita Soarelui și a format planete.

Teoria creației

Creaționismul- un concept teologic și ideologic, conform căruia principalele forme ale lumii organice (viață), umanitatea, planeta Pământ și lumea în ansamblu sunt considerate ca fiind create direct de Creator sau Dumnezeu. Termenul „creationism” a devenit popular încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, adică concepte care recunosc adevărul poveștii creației expuse în Vechiul Testament. Trebuie remarcat faptul că în teoria creaționismului în sine există mai multe direcții, dar, de exemplu, geneticianul, evoluționist și fost preot catolic dominican, câștigător al Premiului Templeton Francisco Ayala consideră că nu există contradicții semnificative între creștinism și teoria evoluționistă, iar teoria evoluționistă, dimpotrivă, ajută la explicarea atât a perfecțiunii lumii creată de Dumnezeu, cât și a cauzei răului în lume.

Protodiacon A. Kuraevîn cartea „Ortodoxie și evoluție” scrie: „Cei care cred vag că nu mai este nevoie de Dumnezeu dacă întindem procesul creației sunt naivi. La fel de naivi sunt cei care cred că crearea lumii pe o perioadă de peste șase zile diminuează măreția Creatorului. Este important doar pentru noi să ne amintim că nimic nu a interferat, nu a limitat acțiunea creativă. Totul s-a întâmplat conform voinței Creatorului. Și dacă această voință a fost să creeze lumea instantaneu, sau în șase zile, sau în șase mii de ani, sau într-o multitudine de secole, nu știm.

Face parte din sistemul solar și este a treia planetă de la Soare. Are un singur satelit -. Poziția Pământului și a satelitului său în sistemul solar determină multe procese care au loc pe Pământ.

sistem solar

Face parte dintr-un grup de stele - Galaxia Calea Lactee (de la cuvântul grecesc galaktikos - lăptoasă, lăptoasă). Se evidențiază pe cerul nopții ca o bandă largă palid și, împreună cu alte galaxii, formează Universul. Astfel, planeta noastră Pământ este o parte a Universului și se dezvoltă împreună cu el conform legilor sale. Compoziția sistemului solar, pe lângă soare, include 8 planete, peste 60 de sateliți ai acestora, peste 5000 de asteroizi și multe obiecte mai mici - comete, resturi spațiale și praf spațial. Toate sunt ținute la o anumită distanță de Soare prin gravitație. Soarele este centrul sistemului nostru planetar, baza vieții pe Pământ.

Planetele sistemului solar sunt sferice, se rotesc în jurul propriei axe și în jurul soarelui. Calea planetelor în jurul Soarelui se numește orbită (de la cuvântul latin orbita track, drum). Orbitele sunt apropiate de forma cercurilor.

Consecințele geografice ale formei și dimensiunii Pământului

Sfericul și dimensiunile sale sunt de mare importanță geografică. Masa uriașă a planetei noastre - 6,6 hextilioane tone (inclusiv 21 zero!) - determină forța gravitațională care menține vatra pe suprafața planetei și în jurul acesteia. Cu o dimensiune mai mică a Pământului, atracția lui ar fi foarte slabă, gazele aerului s-ar dispersa în spațiu. Deci, forța de atracție lunară este de șase ori mai slabă decât cea a pământului, așa că luna aproape nu are atmosferă și apă. Dimensiunea și masa mai mari a planetei ar schimba, de asemenea, compoziția aerului.

Forma sferică a Pământului determină cantitățile diferite de lumină solară și căldură care intră pe suprafața sa la latitudini geografice egale.

Sistemul Pământ-Lună

Pământul are un satelit permanent - Luna, care se mișcă în jurul său pe orbită. Forma sferică a Lunii și dimensiunile sale destul de mari fac posibil să se considere Pământul și Luna ca un sistem planetar binar cu un centru comun de rotație lângă suprafața pământului. Forța de atracție lunară și forța care decurge din rotația reciprocă a Pământului și a Lunii duc la formarea fluxurilor și refluxurilor pe Pământ.

Pământul este o planetă unică

Principala caracteristică a Pământului este că este o planetă a vieții. Aici s-au format condițiile necesare pentru existența și dezvoltarea organismelor vii. Atmosfera planetei noastre nu este la fel de densă ca, de exemplu, Venus și trece o cantitate suficientă de lumină solară. Un câmp magnetic invizibil apare în el, protejându-l de radiațiile cosmice dăunătoare vieții. Numai în condiții terestre este posibil ca apa să existe în trei stări - gazoasă, solidă și, desigur, lichidă. Primele organisme vii au apărut pe Pământ aproape imediat odată cu apariția apei. Acestea erau bacterii, inclusiv cele producătoare de oxigen. Odată cu dezvoltarea vieții, au apărut organisme noi, mai complexe. Plantele care au venit pe uscat au schimbat compoziția atmosferei Pământului, crescând cantitatea de oxigen din aceasta.

Conţinut

8. Galaxia noastră

1. Structura și compoziția sistemului solar. Două grupuri de planete

Pământul nostru este una dintre cele 8 planete majore care se învârt în jurul Soarelui. În Soare este concentrată cea mai mare parte a materiei sistemului solar. Masa Soarelui este de 750 de ori masa tuturor planetelor și de 330.000 de ori masa Pământului. Sub influența forței sale de atracție, planetele și toate celelalte corpuri ale sistemului solar se mișcă în jurul soarelui.

Distanțele dintre Soare și planete sunt de multe ori mai mari decât dimensiunea lor și este aproape imposibil să desenezi o astfel de diagramă care să observe o singură scară pentru Soare, planete și distanțele dintre ele. Diametrul Soarelui este de 109 ori mai mare decât Pământul, iar distanța dintre ele este de aproximativ același număr de ori diametrul Soarelui. În plus, distanța de la Soare la ultima planetă a sistemului solar (Neptun) este de 30 de ori mai mare decât distanța până la Pământ. Dacă ne înfățișăm planeta ca un cerc cu diametrul de 1 mm, atunci Soarele se va afla la o distanță de aproximativ 11 m de Pământ, iar diametrul său va fi de aproximativ 11 cm.Orbita lui Neptun va fi afișată ca un cerc. cu o rază de 330 m. desen din cartea lui Copernic „Despre circulaţia cercurilor cereşti” cu alte proporţii, foarte aproximative.

tabelul 1

Locația și caracteristicile fizice ale principalelor planete

Până în 2006, Pluto a fost considerată cea mai mare planetă cea mai îndepărtată de Soare. Acum, împreună cu alte obiecte de dimensiuni similare - asteroizi mari cunoscuți de mult timp (vezi § 4) și obiecte descoperite la periferia sistemului solar - se numără printre planetele pitice.

Împărțirea planetelor în grupuri poate fi urmărită prin trei caracteristici (masă, presiune, rotație), dar cel mai clar prin densitate. Planetele aparținând aceluiași grup diferă nesemnificativ ca densitate, în timp ce densitatea medie a planetelor terestre este de aproximativ 5 ori mai mare decât densitatea medie a planetelor gigantice (vezi Tabelul 1).

Cea mai mare parte a masei planetelor terestre este în materie solidă. Pământul și alte planete din grupa terestră sunt formate din oxizi și alți compuși ai elementelor chimice grele: fier, magneziu, aluminiu și alte metale, precum și siliciu și alte nemetale. Cele mai abundente patru elemente din învelișul solid al planetei noastre (litosferă) - fier, oxigen, siliciu și magneziu - reprezintă peste 90% din masa sa.

Densitatea scăzută a planetelor gigantice (pentru Saturn este mai mică decât densitatea apei) se explică prin faptul că acestea constau în principal din hidrogen și heliu, care sunt predominant în stare gazoasă și lichidă. Atmosfera acestor planete conțin și compuși de hidrogen - metan și amoniac. Diferențele dintre planetele celor două grupuri au apărut deja în stadiul formării lor (vezi § 5).

Dintre planetele gigantice, cel mai bine este studiat Jupiter, pe care, chiar și într-un mic telescop școlar, sunt vizibile numeroase dungi întunecate și luminoase, care se întind paralel cu ecuatorul planetei. Așa arată formațiunile de nori în atmosfera sa, a cărei temperatură este de numai -140 ° C, iar presiunea este aproximativ aceeași ca la suprafața Pământului. Culoarea brun-roșcată a benzilor se datorează aparent faptului că, pe lângă cristalele de amoniac care stau la baza norilor, acestea conțin diverse impurități. Imaginile realizate de nave spațiale arată urme ale unor procese atmosferice intense și uneori persistente. Deci, de peste 350 de ani, pe Jupiter a fost observat un vortex atmosferic, numit Marea Pată Roșie. În atmosfera pământului, ciclonii și anticiclonii există în medie timp de aproximativ o săptămână. Curenții atmosferici și norii au fost înregistrați de nave spațiale pe alte planete gigantice, deși sunt mai puțin dezvoltați decât pe Jupiter.

Structura. Se presupune că, pe măsură ce se apropie de centrul planetelor gigantice, din cauza creșterii presiunii, hidrogenul ar trebui să treacă de la o stare gazoasă la una gazoasă, în care coexistă fazele sale gazoase și lichide. În centrul lui Jupiter, presiunea este de milioane de ori mai mare decât presiunea atmosferică care există pe Pământ, iar hidrogenul capătă proprietățile caracteristice metalelor. În adâncurile lui Jupiter, hidrogenul metalic, împreună cu silicații și metalele, formează un miez, care este de aproximativ 1,5 ori mai mare ca dimensiune și de 10-15 ori mai mare ca masă decât Pământul.

Greutate. Oricare dintre planetele gigantice depășește în masă toate planetele terestre la un loc. Cea mai mare planetă din sistemul solar - Jupiter este mai mare decât cea mai mare planetă din grupul terestru - Pământul de 11 ori în diametru și de peste 300 de ori în masă.

Rotație. Diferențele dintre planetele celor două grupe se manifestă și prin faptul că planetele gigantice se rotesc mai repede în jurul axei, și în numărul de sateliți: sunt doar 3 sateliți pentru 4 planete terestre, mai mult de 120 pentru 4 planete gigantice. Toți acești sateliți constau din aceleași substanțe, precum planetele grupului terestre - silicați, oxizi și sulfuri de metale etc., precum și gheață de apă (sau apă-amoniac). Pe lângă numeroasele cratere de origine meteoritică, pe suprafața multor sateliți au fost găsite falii tectonice și fisuri în crusta lor sau în stratul de gheață. Descoperirea a aproximativ o duzină de vulcani activi pe cel mai apropiat satelit de Jupiter, Io, s-a dovedit a fi cea mai surprinzătoare. Aceasta este prima observație fiabilă a activității vulcanice de tip terestru în afara planetei noastre.

Pe lângă sateliți, planetele gigantice au și inele, care sunt grupuri de corpuri mici. Sunt atât de mici încât nu pot fi văzute individual. Datorită circulației lor în jurul planetei, inelele par a fi continue, deși atât suprafața planetei, cât și stelele strălucesc prin inelele lui Saturn, de exemplu. Inelele sunt situate în imediata apropiere a planetei, unde sateliții mari nu pot exista.

2. Planetele grupului terestru. Sistemul Pământ-Lună

Datorită prezenței unui satelit, Luna, Pământul este adesea numit o planetă dublă. Acest lucru subliniază atât caracterul comun al originii lor, cât și raportul rar dintre masele planetei și satelitul său: Luna este doar de 81 de ori mai mică decât Pământul.

Informații suficient de detaliate despre natura Pământului vor fi oferite în capitolele ulterioare ale manualului. Prin urmare, aici vom vorbi despre restul planetelor grupului terestru, comparându-le cu ale noastre, și despre Lună, care, deși este doar un satelit al Pământului, prin natura sa aparține unor corpuri de tip planetar.

În ciuda originii comune, natura lunii este semnificativ diferită de pământ, care este determinată de masa și dimensiunea sa. Datorită faptului că forța gravitației pe suprafața Lunii este de 6 ori mai mică decât pe suprafața Pământului, este mult mai ușor pentru moleculele de gaz să părăsească Luna. Prin urmare, satelitul nostru natural este lipsit de o atmosferă și hidrosferă vizibile.

Absența unei atmosfere și rotația lentă în jurul axei (o zi pe Lună este egală cu o lună terestră) duc la faptul că în timpul zilei suprafața Lunii se încălzește până la 120 ° C și se răcește până la -170. °C noaptea. Din cauza absenței unei atmosfere, suprafața lunară este supusă unui „bombardament” constant de către meteoriți și micrometeoriți mai mici care cad pe ea la viteze cosmice (zeci de kilometri pe secundă). Drept urmare, întreaga Lună este acoperită cu un strat de substanță fin divizată - regolit. Așa cum este descris de astronauții americani care au fost pe Lună și după cum arată fotografiile cu urmele rover-urilor lunare, în ceea ce privește proprietățile sale fizice și mecanice (dimensiunea particulelor, rezistența etc.), regolitul este similar cu nisipul umed.

Când corpuri mari cad pe suprafața Lunii, se formează cratere de până la 200 km în diametru. Cratere de metru și chiar centimetru în diametru sunt clar vizibile în panoramele suprafeței lunare obținute de la nave spațiale.

În condiții de laborator, au fost studiate în detaliu mostre de roci livrate de stațiile noastre automate „Luna” și astronauții americani care au vizitat Luna pe nava spațială Apollo. Acest lucru a făcut posibilă obținerea unor informații mai complete decât în analiza rocilor lui Marte și Venus, care a fost efectuată direct pe suprafața acestor planete. Rocile lunare sunt similare ca compoziție cu rocile terestre, cum ar fi bazalții, noritele și anortozitele. Setul de minerale din rocile lunare este mai sărac decât în cele terestre, dar mai bogat decât în meteoriți. Satelitul nostru nu are și nu a avut niciodată o hidrosferă sau o atmosferă de aceeași compoziție ca pe Pământ. Prin urmare, nu există minerale care să se poată forma în mediul acvatic și în prezența oxigenului liber. Rocile lunare sunt epuizate în elemente volatile în comparație cu cele terestre, dar se disting printr-un conținut crescut de oxizi de fier și aluminiu, iar în unele cazuri titan, potasiu, elemente de pământuri rare și fosfor. Nu au fost găsite semne de viață, chiar și sub formă de microorganisme sau compuși organici, pe Lună.

Zonele luminoase ale Lunii – „continentele” și cele mai întunecate – „mările” diferă nu numai ca aspect, ci și prin relief, istoria geologică și compoziția chimică a substanței care le acoperă. Pe suprafața mai tânără a „mărilor”, acoperită cu lavă solidificată, sunt mai puține cratere decât pe suprafața mai veche a „continentelor”. În diferite părți ale Lunii, se observă forme de relief precum fisuri, de-a lungul cărora crusta este deplasată vertical și orizontal. În acest caz, se formează doar munți de tip falie și nu există munți pliați, atât de tipici pentru planeta noastră, pe Lună.

Absența proceselor de eroziune și intemperii pe Lună ne permite să o considerăm un fel de rezervație geologică, unde de milioane și miliarde de ani s-au păstrat toate formele de relief apărute în acest timp. Astfel, studiul Lunii face posibilă înțelegerea proceselor geologice care au avut loc pe Pământ în trecutul îndepărtat, din care nu mai rămân urme pe planeta noastră.

3. Vecinii noștri sunt Mercur, Venus și Marte

Învelișurile Pământului - atmosfera, hidrosfera și litosfera - corespund la trei stări agregate ale materiei - solidă, lichidă și gazoasă. Prezența unei litosfere este o trăsătură distinctivă a tuturor planetelor din grupul terestru. Puteți compara litosferele după structură folosind Figura 1 și atmosfera - folosind Tabelul 2.

masa 2

Caracteristicile atmosferelor planetelor terestre (Mercur nu are atmosferă)

Orez. 1. Structura internă a planetelor terestre

Se presupune că atmosferele lui Marte și Venus și-au păstrat în mare măsură compoziția chimică primară pe care o avea cândva atmosfera Pământului. De-a lungul a milioane de ani, conținutul de dioxid de carbon din atmosfera pământului a scăzut în mare măsură, iar oxigenul a crescut. Acest lucru se datorează dizolvării dioxidului de carbon în corpurile de apă terestre, care, aparent, nu au înghețat niciodată, precum și eliberării de oxigen din vegetația care a apărut pe Pământ. Nici pe Venus, nici pe Marte nu au avut loc astfel de procese. Mai mult, studiile moderne ale caracteristicilor schimbului de dioxid de carbon între atmosferă și pământ (cu participarea hidrosferei) pot explica de ce Venus și-a pierdut apa, Marte a înghețat și Pământul a rămas potrivit pentru dezvoltarea vieții. Deci, existența vieții pe planeta noastră se explică probabil nu numai prin localizarea acesteia la o distanță favorabilă de Soare.

Prezența hidrosferei este o caracteristică unică a planetei noastre, care i-a permis să formeze compoziția modernă a atmosferei și să ofere condiții pentru apariția și dezvoltarea vieții pe Pământ.

Mercur. Această planetă, cea mai mică și cea mai apropiată de Soare, este în multe privințe similară cu Luna, care Mercur este doar puțin mai mare ca dimensiune. La fel ca și pe Lună, cele mai numeroase și caracteristice obiecte sunt cratere de origine meteoritică, pe suprafața planetei există destul de egale zone joase - „mări” și dealuri inegale - „continente”. Structura și proprietățile stratului de suprafață sunt, de asemenea, similare cu cele ale lunii.

Datorită absenței aproape complete a unei atmosfere, scăderile de temperatură pe suprafața planetei în timpul zilelor lungi „Mercur” (176 de zile Pământului) sunt chiar mai semnificative decât pe Lună: de la 450 la -180 ° C.

Venus. Dimensiunile și masa acestei planete sunt apropiate de cele ale pământului, dar caracteristicile naturii lor sunt semnificativ diferite. Studiul suprafeței lui Venus, ascunsă observatorului de un strat permanent de nori, a devenit posibilă abia în ultimele decenii datorită tehnologiei radarelor și rachetelor și spațiale.

În ceea ce privește concentrația de particule, stratul de nor al lui Venus, a cărui limită superioară este situată la o altitudine de aproximativ 65 km, seamănă cu o ceață terestră cu o vizibilitate de câțiva kilometri. Norii pot consta din picături de acid sulfuric concentrat, cristalele acestuia și particulele de sulf. Pentru radiația solară, acești nori sunt suficient de transparenți, astfel încât iluminarea de pe suprafața lui Venus este aproximativ aceeași ca pe Pământ într-o zi înnorat.

Deasupra regiunilor joase ale suprafeței lui Venus, care ocupă cea mai mare parte a zonei sale, pe câțiva kilometri se înalță platouri vaste, aproximativ egale ca dimensiune cu Tibetul. Lanțurile muntoase situate pe ele au o înălțime de 7–8 km, iar cele mai înalte au până la 12 km. In aceste zone exista urme de activitate tectonica si vulcanica, cel mai mare crater vulcanic are un diametru ceva mai mic de 100 km. Pe Venus au fost descoperite multe cratere de meteoriți cu un diametru de 10 până la 80 km.

Practic nu există fluctuații zilnice de temperatură pe Venus, atmosfera sa reține bine căldura chiar și în condiții de zile lungi (planeta face o rotație în jurul axei sale în 240 de zile). Acest lucru este facilitat de efectul de seră: atmosfera, în ciuda stratului înnorat, trece o cantitate suficientă de lumină solară, iar suprafața planetei se încălzește. Cu toate acestea, radiația termică (infraroșie) a unei suprafețe încălzite este în mare măsură absorbită de dioxidul de carbon conținut în atmosferă și nori. Datorită acestui regim termic deosebit, temperatura de pe suprafața lui Venus este mai mare decât cea de pe Mercur, care este situat mai aproape de Soare și atinge 470 ° C. Manifestările efectului de seră, deși într-o măsură mai mică, sunt vizibile și pe Pământ: pe vreme înnorată noaptea, solul și aerul nu sunt răcite la fel de intens ca într-un cer senin, fără nori, când pot apărea înghețuri nocturne (Fig. 2). ).

Orez. 2. Schema efectului de seră

Marte. Pe suprafața acestei planete se pot distinge depresiuni mari (mai mult de 2000 km în diametru) - „mări” și zone înalte – „continente”. Pe suprafața lor, alături de numeroase cratere de origine meteoritică, s-au găsit conuri vulcanice gigantice de 15–20 km înălțime, al căror diametru de bază ajunge la 500–600 km. Se crede că activitatea acestor vulcani a încetat cu doar câteva sute de milioane de ani în urmă. Din alte forme de relief, s-au remarcat lanțuri muntoase, sisteme de fisuri în crustă, canioane uriașe și chiar obiecte asemănătoare albiilor râurilor secate. Pe versanti se vad gropi, sunt zone ocupate de dune. Toate acestea și alte urme de eroziune atmosferică au confirmat ipotezele despre furtunile de praf de pe Marte.

Studiile compoziției chimice a solului marțian, care au fost efectuate de stațiile automate Viking, au arătat un conținut ridicat de siliciu (până la 20%) și fier (până la 14%) în aceste roci. În special, culoarea roșiatică a suprafeței lui Marte, așa cum era de așteptat, se datorează prezenței oxizilor de fier sub forma unui mineral atât de cunoscut pe Pământ precum limonitul.

Condițiile naturale de pe Marte sunt foarte dure: temperatura medie de pe suprafața sa este de doar -60 ° C și este extrem de rar pozitivă. La polii lui Marte, temperatura scade la -125 ° C, la care nu numai apa îngheață, dar chiar și dioxidul de carbon se transformă în gheață uscată. Aparent, calotele polare ale lui Marte constau dintr-un amestec de gheață obișnuită și uscată. Din cauza anotimpurilor în schimbare, fiecare de aproximativ două ori mai lung decât pe Pământ, calotele polare se topesc, dioxidul de carbon este eliberat în atmosferă și presiunea acestuia crește. Căderea de presiune creează condiții pentru vânturi puternice, a căror viteză poate depăși 100 m/s, și apariția unor furtuni de praf. Există puțină apă în atmosfera lui Marte, dar este probabil ca rezervele sale semnificative să fie concentrate într-un strat de permafrost, similar cu cel existent în regiunile reci ale globului.

4. Corpuri mici ale sistemului solar

Pe lângă planetele mari, în jurul Soarelui circulă și corpuri mici ale sistemului solar: multe planete și comete mici.

În total, au fost descoperite până în prezent peste 100 de mii de planete mici, care mai sunt numite și asteroizi (asemănătoare stelelor), deoarece datorită dimensiunilor lor mici sunt chiar vizibile printr-un telescop ca puncte luminoase asemănătoare stelelor. Până de curând, se credea că toate se mișcă în principal între orbitele lui Marte și Jupiter, formând așa-numita centură de asteroizi. Cel mai mare obiect dintre ele este Ceres, care are un diametru de aproximativ 1000 km (Fig. 3). Se crede că numărul total de planete mici mai mari de 1 km în această centură poate ajunge la 1 milion, dar chiar și în acest caz, masa lor totală este de 1000 de ori mai mică decât masa Pământului.

Orez. 3. Dimensiuni comparative ale celor mai mari asteroizi

Nu există diferențe fundamentale între asteroizii pe care îi observăm în spațiul cosmic cu un telescop și meteoriții care cad în mâinile omului după ce cad din spațiul cosmic pe Pământ. Meteoriții nu reprezintă nicio clasă specială de corpuri cosmice - sunt fragmente de asteroizi. Ei se pot mișca sute de milioane de ani pe orbitele lor în jurul Soarelui, ca și restul, corpuri mai mari ale sistemului solar. Dar dacă orbitele lor se intersectează cu orbita Pământului, ei cad pe planeta noastră ca meteoriți.

Dezvoltarea mijloacelor de observare, în special instalarea de instrumente pe nave spațiale, a făcut posibilă stabilirea faptului că multe corpuri cu dimensiuni cuprinse între 5 și 50 m (până la 4 pe lună) zboară în vecinătatea Pământului. Până în prezent, sunt cunoscute aproximativ 20 de corpuri de mărimea unui asteroizi (de la 50 m până la 5 km), ale căror orbite trec aproape de planeta noastră. Preocupările cu privire la o posibilă coliziune a unor astfel de corpuri cu Pământul au crescut semnificativ după căderea cometei Shoemaker-Levy 9 pe Jupiter în iulie 1995. Probabil că încă nu există niciun motiv special să credem că numărul de coliziuni cu Pământul poate crește considerabil (după toate, „rezervele” de materie meteoritică din spațiul interplanetar se epuizează treptat). Dintre ciocnirile care au avut consecințe catastrofale, se poate numi doar căderea în 1908 a meteoritului Tunguska, obiect care, conform conceptelor moderne, era nucleul unei comete mici.

Cu ajutorul navelor spațiale, a fost posibilă obținerea imaginilor unor planete minore de la o distanță de câteva zeci de mii de kilometri. După cum era de așteptat, rocile care alcătuiesc suprafața lor s-au dovedit a fi similare cu cele care sunt comune pe Pământ și pe Lună, în special, s-au găsit olivină și piroxeni. S-a confirmat ideea că asteroizii mici au o formă neregulată, iar suprafața lor este presărată de cratere. Astfel, dimensiunile lui Gaspra sunt de 19x12x11 km. În apropierea asteroidului Ida (dimensiuni 56x28x28 km), a fost găsit un satelit de aproximativ 1,5 km dimensiune, la o distanță de aproximativ 100 km de centrul său. Aproximativ 50 de asteroizi sunt suspectați de o astfel de „dualitate”.

Studiile efectuate în ultimii 10-15 ani au confirmat ipotezele făcute mai devreme despre existența unei alte centuri de corpuri mici în sistemul solar. Aici, dincolo de orbita lui Neptun, au fost deja descoperite peste 800 de obiecte cu un diametru de 100 până la 800 km, unele dintre ele mai mari de 2000 km. După toate aceste descoperiri, Pluto, al cărui diametru este de 2400 km, a fost privat de statutul de planetă mare în sistemul solar. Se presupune că masa totală a obiectelor „dincolo de Neptun” poate fi egală cu masa Pământului. Aceste corpuri conțin probabil o cantitate semnificativă de gheață în compoziția lor și seamănă mai mult cu nucleele cometare decât cu asteroizii aflați între Marte și Jupiter.

Cometele, care, datorită aspectului lor neobișnuit (prezența unei cozi), au atras atenția tuturor oamenilor din cele mai vechi timpuri, nu aparțin accidental corpurilor mici ale sistemului solar. În ciuda dimensiunii impresionante a cozii, care poate depăși 100 de milioane de km lungime, și a capului, care poate depăși Soarele în diametru, cometele sunt numite pe bună dreptate „nimic vizibil”. Există foarte puțină substanță în cometă, aproape toată este concentrată în nucleu, care este un mic bloc de zăpadă-gheață (după standardele spațiale) intercalate cu particule solide mici de compoziție chimică variată. Astfel, nucleul uneia dintre cele mai faimoase comete, cometa Halley, care a fost fotografiată în 1986 de nava spațială Vega, are doar 14 km lungime, iar lățimea și grosimea ei sunt la jumătate. Această „năpadă murdară din martie”, așa cum sunt adesea numite nucleele cometelor, conține aproximativ la fel de multă apă înghețată ca stratul de zăpadă care a căzut într-o iarnă pe teritoriul regiunii Moscovei.

Cometele se disting de alte corpuri ale sistemului solar în primul rând prin neașteptarea apariției lor, despre care A. S. Pușkin a scris odată: „Ca o cometă ilegală în cercul luminilor calculate...”

De acest lucru ne-au convins încă o dată evenimentele din ultimii ani, când în 1996 și 1997. au apărut două comete foarte strălucitoare, vizibile chiar și cu ochiul liber. Prin tradiție, ele sunt numite după numele celor care le-au descoperit - astronomul amator japonez Hyakutaka și doi americani - Hale și Bopp. Astfel de comete strălucitoare apar de obicei o dată la 10-15 ani (cele care sunt vizibile numai printr-un telescop sunt observate anual 15-20). Se presupune că există câteva zeci de miliarde de comete în sistemul solar și că sistemul solar este înconjurat de unul sau chiar mai mulți nori de comete care se mișcă în jurul soarelui la distanțe de mii și zeci de mii de ori mai mari decât distanța până la cea mai îndepărtată planetă Neptun. Acolo, în acest frigider cosmic sigur, nucleele cometelor au fost „depozitate” de miliarde de ani de la formarea sistemului solar.

Pe măsură ce nucleul cometei se apropie de Soare, acesta se încălzește, pierzând gaze și particule solide. Treptat, miezul se rupe în fragmente din ce în ce mai mici. Particulele care făceau parte din acesta încep să se rotească în jurul Soarelui pe orbitele lor, aproape de cea de-a lungul căreia s-a deplasat cometa, care a dat naștere acestei ploaie de meteori. Când particulele acestui curent se întâlnesc pe calea planetei noastre, atunci, căzând în atmosfera sa cu viteză cosmică, ele explodează sub formă de meteori. Praful rămas după distrugerea unei astfel de particule se depune treptat la suprafața Pământului.

Ciocnind cu Soarele sau cu planetele mari, cometele „mor”. Au fost observate în mod repetat cazuri când, atunci când se mișcă în spațiul interplanetar, nucleele cometelor s-au împărțit în mai multe părți. Aparent, cometa Halley nu a scăpat de această soartă.

Caracteristicile naturii fizice a planetelor, asteroizilor și cometelor găsesc o explicație destul de bună pe baza ideilor cosmogonice moderne, ceea ce ne permite să considerăm sistemul solar ca un complex de corpuri care au o origine comună.

5. Originea sistemului solar

Cele mai vechi roci găsite în probele de sol lunar și meteoriți au o vechime de aproximativ 4,5 miliarde de ani. Calculele vârstei Soarelui au dat o valoare apropiată - 5 miliarde de ani. Este general acceptat că toate corpurile care alcătuiesc în prezent sistemul solar s-au format în urmă cu aproximativ 4,5-5 miliarde de ani.

Conform celei mai dezvoltate ipoteze, toate s-au format ca urmare a evoluției unui uriaș nor rece de gaz și praf. Această ipoteză explică destul de bine multe caracteristici ale structurii sistemului solar, în special, diferențele semnificative dintre cele două grupuri de planete.

De-a lungul a câteva miliarde de ani, norul însuși și materia constitutivă s-au schimbat semnificativ. Particulele care alcătuiau acest nor s-au învârtit în jurul Soarelui pe o varietate de orbite.

Ca urmare a unor ciocniri, particulele au fost distruse, în timp ce în altele au fost combinate în altele mai mari. Au apărut cheaguri mai mari de materie - embrionii viitoarelor planete și a altor corpuri.

„Bombardarea” cu meteoriți a planetelor poate fi considerată și o confirmare a acestor idei - de fapt, este o continuare a procesului care a dus la formarea lor în trecut. În prezent, când în spațiul interplanetar rămâne din ce în ce mai puțină materie meteoritică, acest proces este mult mai puțin intens decât în stadiile inițiale ale formării planetei.

În același timp, redistribuirea materiei și diferențierea ei a avut loc în nor. Sub influența încălzirii puternice, gazele au scăpat din vecinătatea Soarelui (în mare parte cele mai comune din Univers - hidrogen și heliu) și au rămas doar particule solide refractare. Din această substanță s-a format Pământul, satelitul său - Luna, precum și alte planete din grupul terestru.

În timpul formării planetelor și mai târziu de miliarde de ani, în adâncurile lor și la suprafață au avut loc procese de topire, cristalizare, oxidare și alte procese fizice și chimice. Acest lucru a condus la o schimbare semnificativă a compoziției și structurii originale a materiei din care sunt formate toate corpurile existente în prezent ale sistemului solar.

Departe de Soare, la periferia norului, aceste substanțe volatile au înghețat pe particule de praf. Conținutul relativ de hidrogen și heliu sa dovedit a fi crescut. Din această substanță s-au format planete gigantice, a căror dimensiune și masă depășesc semnificativ planetele grupului terestru. La urma urmei, volumul părților periferice ale norului a fost mai mare și, prin urmare, masa substanței din care s-au format planetele departe de Soare a fost și ea mai mare.

Datele despre natura și compoziția chimică a sateliților planetelor gigantice, obținute în ultimii ani cu ajutorul navelor spațiale, au devenit o altă confirmare a validității ideilor moderne despre originea corpurilor sistemului solar. În condițiile în care hidrogenul și heliul, care ajunseseră la periferia norului protoplanetar, au devenit parte a planetelor gigantice, sateliții lor s-au dovedit a fi similari cu Luna și cu planetele terestre.

Cu toate acestea, nu toată materia norului protoplanetar a fost inclusă în compoziția planetelor și a sateliților lor. Multe cheaguri ale materiei sale au rămas atât în interiorul sistemului planetar sub formă de asteroizi și chiar corpuri mai mici, cât și în afara acestuia sub formă de nuclee de cometă.

Soarele - corpul central al sistemului solar - este un reprezentant tipic al stelelor, cele mai comune corpuri din univers. La fel ca multe alte stele, Soarele este o minge imensă de gaz care se află în echilibru în propriul său câmp gravitațional.

De pe Pământ, vedem Soarele ca un mic disc cu un diametru unghiular de aproximativ 0,5°. Marginea sa definește destul de clar limita stratului din care provine lumina. Acest strat al Soarelui se numește fotosfera (tradus din greacă - sfera luminii).

Soarele emite în spațiul cosmic un flux colosal de radiații, care determină în mare măsură condițiile de pe suprafața planetelor și din spațiul interplanetar. Puterea totală de radiație a Soarelui, luminozitatea sa este de 4 · 1023 kW. Pământul primește doar o două miliarde din radiația solară. Cu toate acestea, acest lucru este suficient pentru a pune în mișcare mase uriașe de aer în atmosfera pământului, pentru a controla vremea și clima de pe glob.

Principalele caracteristici fizice ale Soarelui

Masa (M) = 2 1030 kg.

Raza (R) = 7 108m.

Densitatea medie (p) = 1,4 103 kg/m3.

Accelerația gravitațională (g) = 2,7 102 m/s2.

Pe baza acestor date, folosind legea gravitației universale și ecuația stării gazoase, este posibil să se calculeze condițiile din interiorul Soarelui. Astfel de calcule fac posibilă obținerea unui model al unui Soare „calm”. În acest caz, se presupune că în fiecare dintre straturile sale se observă starea de echilibru hidrostatic: acțiunea forțelor de presiune internă a gazului este echilibrată de acțiunea forțelor gravitaționale. Conform datelor moderne, presiunea în centrul Soarelui ajunge la 2 x 108 N/m2, iar densitatea materiei este mult mai mare decât densitatea solidelor în condiții terestre: 1,5 x 105 kg/m3, adică de 13 ori mai mult decât densitatea plumbului. Cu toate acestea, aplicarea legilor gazelor asupra materiei în această stare este justificată de faptul că este ionizată. Dimensiunea nucleelor atomice care și-au pierdut electronii este de aproximativ 10.000 de ori mai mică decât dimensiunea atomului însuși. Prin urmare, dimensiunile particulelor în sine sunt neglijabil de mici în comparație cu distanțele dintre ele. Această condiție, pe care trebuie să o îndeplinească un gaz ideal, pentru amestecul de nuclee și electroni care formează materia din interiorul Soarelui, este îndeplinită, în ciuda densității sale mari. Această stare a materiei se numește plasmă. Temperatura sa în centrul Soarelui atinge aproximativ 15 milioane K.

La o temperatură atât de ridicată, protonii care domină compoziția plasmei solare au viteze atât de mari încât pot depăși forțele de repulsie electrostatice și pot interacționa între ei. Ca rezultat al acestei interacțiuni, are loc o reacție termonucleară: patru protoni formează o particulă alfa - un nucleu de heliu. Reacția este însoțită de eliberarea unei anumite porțiuni de energie - un quantum gamma. Această energie este transferată din interiorul Soarelui către exterior în două moduri: prin radiație, adică prin cuante înseși, și prin convecție, adică prin materie.

Eliberarea energiei și transferul acesteia determină structura internă a Soarelui: nucleul este zona centrală în care au loc reacțiile termonucleare, zona de transfer de energie prin radiație și zona convectivă exterioară. Fiecare dintre aceste zone ocupă aproximativ 1/3 din raza solară (Fig. 4).

Orez. 4. Structura Soarelui

O consecință a mișcării convective a materiei în straturile superioare ale Soarelui este un tip aparte de fotosferă - granulația. Fotosfera, așa cum spune, este formată din boabe individuale - granule, a căror dimensiune este în medie de câteva sute (până la 1000) de kilometri. Granula este un curent de gaz fierbinte care se ridică. În golurile întunecate dintre granule, există un gaz mai rece care se scufundă. Fiecare granulă există doar 5-10 minute, apoi apare în locul ei una nouă, care diferă de cea anterioară ca formă și dimensiune. Cu toate acestea, imaginea generală observată nu se schimbă.

Fotosfera este cel mai de jos strat al atmosferei Soarelui. Datorită energiei care vine din interiorul Soarelui, substanța fotosferei capătă o temperatură de aproximativ 6000 K. Stratul subțire (aproximativ 10.000 km) adiacent acestuia se numește cromosferă, deasupra căreia se extinde corona solară pentru zeci de razele solare (vezi Fig. 4). Densitatea materiei din coroană scade treptat odată cu distanța de la Soare, dar fluxurile de plasmă din coroană (vântul solar) trec prin întregul sistem planetar. Principalii constituenți ai vântului solar sunt protonii și electronii, care sunt mult mai mici decât particulele alfa (nucleele de heliu) și alți ioni.

De regulă, în atmosfera solară se observă diverse manifestări ale activității solare, a căror natură este determinată de comportamentul plasmei solare într-un câmp magnetic - pete, erupții, proeminențe etc. Cele mai faimoase dintre ele sunt petele solare, descoperite. încă de la începutul secolului al XVII-lea. în timpul primelor observaţii cu telescopul. Ulterior, s-a dovedit că în acele regiuni relativ mici ale Soarelui apar pete care se disting prin câmpuri magnetice foarte puternice.

Petele sunt observate mai întâi ca mici pete întunecate cu diametrul de 2000–3000 km. Cele mai multe dintre ele dispar într-o zi, dar unele cresc de zece ori. Astfel de pete pot forma grupuri mari și pot exista, schimbându-și forma și dimensiunea, timp de câteva luni, adică mai multe revoluții ale Soarelui. Petele mari din jurul celei mai întunecate părți centrale (numite umbră) au o penumbră mai puțin întunecată. În centrul spotului, temperatura substanței scade la 4300 K. Fără îndoială, o astfel de scădere a temperaturii este asociată cu acțiunea unui câmp magnetic, care perturbă convecția normală și, prin urmare, împiedică afluxul de energie de jos.

Cele mai puternice manifestări ale activității solare sunt erupțiile, în timpul cărora energie de până la 1025 J este uneori eliberată în câteva minute (așa este energia a aproximativ un miliard de bombe atomice). Erupțiile sunt observate ca creșteri bruște ale luminozității părților individuale ale Soarelui în regiunea petelor solare. În ceea ce privește viteza, un bliț este asemănător cu o explozie. Durata erupțiilor puternice ajunge la o medie de 3 ore, în timp ce erupțiile slabe durează doar 20 de minute. Erupțiile sunt, de asemenea, asociate cu câmpuri magnetice, care se schimbă semnificativ în această regiune după erupție (de regulă, ele slăbesc). Datorită energiei câmpului magnetic, plasma poate fi încălzită la o temperatură de aproximativ 10 milioane K. În acest caz, viteza fluxurilor sale crește semnificativ, ajungând la 1000–1500 km/s, iar energia electronilor și protonii care alcătuiesc plasma crește. Datorită acestei energii suplimentare, apar emisiile optice, cu raze X, gama și radio ale erupțiilor.

Fluxurile de plasmă formate în timpul unei erupții ajung în împrejurimile Pământului într-o zi sau două, provocând furtuni magnetice și alte fenomene geofizice. De exemplu, în timpul blițurilor puternice, audibilitatea transmisiilor radio cu unde scurte pe toată emisfera iluminată a planetei noastre practic încetează.

Cele mai mari manifestări ale activității solare în ceea ce privește amploarea lor sunt proeminențele observate în coroana solară (vezi Fig. 4) - nori uriași de gaz în volum, a căror masă poate atinge miliarde de tone. Unele dintre ele („calme”) seamănă cu niște perdele uriașe de 3–5 mii de km grosime, aproximativ 10 mii de km înălțime și până la 100 mii de km lungime, susținute de coloane de-a lungul cărora curge gazul din coroană. Își schimbă încet forma și pot exista câteva luni. În multe cazuri, în proeminențe, se observă o mișcare ordonată a ciorchinilor și jeturilor individuale de-a lungul traiectoriilor curbilinii, asemănătoare cu liniile de inducție a câmpului magnetic. În timpul erupțiilor, părțile individuale ale proeminențelor se pot ridica cu o viteză de până la câteva sute de kilometri pe secundă până la o înălțime uriașă - până la 1 milion de km, care depășește raza Soarelui.

Numărul de pete și proeminențe, frecvența și puterea erupțiilor asupra Soarelui se modifică cu o anumită, deși nu foarte strictă, periodicitate - în medie, această perioadă este de aproximativ 11,2 ani. Există o anumită relație între procesele vitale ale plantelor și animalelor, starea sănătății umane, anomaliile vremii și climatice și alte fenomene geofizice și nivelul activității solare. Cu toate acestea, mecanismul influenței proceselor de activitate solară asupra fenomenelor terestre nu este încă complet clar.

7. Stele

Soarele nostru este numit pe bună dreptate o stea tipică. Dar, printre varietatea uriașă a lumii stelelor, există multe care diferă foarte semnificativ de aceasta în caracteristicile lor fizice. Prin urmare, o imagine mai completă a stelelor oferă următoarea definiție:

O stea este o masă de materie izolată spațial, legată gravitațional, opac pentru radiații, în care au avut loc, au loc sau vor avea loc la o scară semnificativă reacții termonucleare de conversie a hidrogenului în heliu.

Luminozitatea stelelor. Putem obține toate informațiile despre stele doar pe baza studierii radiațiilor provenite de la ele. Cel mai semnificativ, stelele diferă unele de altele prin luminozitate (puterea radiației): unele radiază energii de câteva milioane de ori mai mult decât Soarele, altele de sute de mii de ori mai puțin.

Soarele ni se pare cel mai strălucitor obiect de pe cer doar pentru că este mult mai aproape decât toate celelalte stele. Cel mai apropiat dintre ele, Alpha Centauri, este situat de 270 de mii de ori mai departe de noi decât Soarele. Dacă vă aflați la o asemenea distanță de Soare, atunci va arăta ceva ca cele mai strălucitoare stele din constelația Ursa Major.

Distanța stelelor. Datorită faptului că stelele sunt foarte departe de noi, abia în prima jumătate a secolului al XIX-lea. au reușit să detecteze paralaxa lor anuală și să calculeze distanța. Chiar și Aristotel, și apoi Copernic, știau ce observații ar trebui făcute asupra poziției stelelor pentru a detecta deplasarea lor dacă Pământul se mișcă. Pentru a face acest lucru, este necesar să observați poziția oricărei stele din două puncte diametral opuse ale orbitei sale. Evident, direcția către această stea se va schimba în acest timp și, cu atât mai mult, cu atât steaua este mai aproape de noi. Deci, această deplasare aparentă (paralactică) a unei stele va servi ca măsură a distanței sale.

Paralaxa anuală (p) se numește de obicei unghiul la care raza (r) a orbitei Pământului este vizibilă de la stea, perpendicular pe linia de vedere (Fig. 5). Acest unghi este atât de mic (mai puțin de 1") încât nici Aristotel, nici Copernic nu l-au putut detecta și măsura, deoarece observau fără instrumente optice.

Orez. 5. Paralaxa anuală a stelelor

Unitățile de distanță față de stele sunt parsec și anul lumină.

Un parsec este distanța la care paralaxa stelelor este de 1 ". De aici și denumirea acestei unități: par - de la cuvântul "paralaxă", sec - de la cuvântul "a doua".

Un an lumină este distanța pe care lumina o parcurge cu o viteză de 300.000 km/s într-un an.

1 buc (parsec) = 3,26 ani lumină.

Determinând distanța până la stea și cantitatea de radiație provenită de la ea, puteți calcula luminozitatea acesteia.

Dacă aranjați stelele pe diagramă în funcție de luminozitatea și temperatura lor, atunci se dovedește că mai multe tipuri (secvențe) de stele pot fi distinse în funcție de aceste caracteristici (Fig. 6): supergiganți, giganți, secvență principală, pitice albe , etc. Soarele nostru, împreună cu multe alte stele, aparține secvenței principale de stele.

Orez. 6. Diagrama „temperatura – luminozitate” pentru cele mai apropiate stele

Temperatura stelelor. Temperatura straturilor exterioare ale stelei, din care provine radiația, poate fi determinată din spectru. După cum știți, culoarea unui corp încălzit depinde de temperatura acestuia. Cu alte cuvinte, poziția lungimii de undă, care reprezintă radiația maximă, se schimbă de la capătul roșu la capătul violet al spectrului odată cu creșterea temperaturii. În consecință, temperatura straturilor exterioare ale stelei poate fi determinată din distribuția energiei în spectru. După cum sa dovedit, această temperatură pentru diferite tipuri de stele variază de la 2500 la 50.000 K.

Din luminozitatea și temperatura cunoscute ale unei stele, este posibil să se calculeze aria suprafeței sale luminoase și, prin urmare, să se determine dimensiunile acesteia. S-a dovedit că stelele gigantice au diametru de sute de ori mai mari decât Soarele, iar stelele pitice sunt de zeci și sute de ori mai mici decât acesta.

masa de stele. În același timp, în ceea ce privește masa, care este cea mai importantă caracteristică a stelelor, ele diferă ușor de Soare. Printre stele nu există nici una care ar avea o masă de 100 de ori mai mare decât Soarele și cele a căror masă este de 10 ori mai mică decât cea a Soarelui.

În funcție de masa și dimensiunea stelelor, ele diferă în structura lor internă, deși toate au aproximativ aceeași compoziție chimică (95-98% din masa lor este hidrogen și heliu).

Soarele există de câteva miliarde de ani și s-a schimbat puțin în acest timp, deoarece reacțiile termonucleare încă au loc în adâncurile sale, în urma cărora se formează o particulă alfa (un nucleu de heliu format din doi protoni și doi neutroni) patru protoni (nuclee de hidrogen). Stele mai masive își folosesc rezervele de hidrogen mult mai repede (în zeci de milioane de ani). După „epuizarea” hidrogenului, încep reacțiile între nucleele de heliu cu formarea unui izotop stabil de carbon-12, precum și alte reacții, ai căror produse sunt oxigenul și o serie de elemente mai grele (sodiu, sulf, magneziu etc. .). Astfel, în adâncurile stelelor se formează nucleele multor elemente chimice, până la fier.

Formarea nucleelor de elemente mai grele din nuclee de fier poate avea loc numai cu absorbția energiei, prin urmare, reacțiile termonucleare ulterioare se opresc. Pentru cele mai masive stele, în acest moment apar fenomene catastrofale: mai întâi, o compresie rapidă (colaps), apoi o explozie puternică. Drept urmare, steaua crește mai întâi semnificativ în dimensiune, luminozitatea ei crește de zeci de milioane de ori și apoi își aruncă straturile exterioare în spațiul cosmic. Acest fenomen este observat ca o explozie de supernovă, în locul căreia se află o mică stea neutronică care se rotește rapid - un pulsar.

Deci, știm acum că toate elementele care alcătuiesc planeta noastră și toată viața de pe ea s-au format ca urmare a reacțiilor termonucleare care au loc în stele. Prin urmare, stelele nu sunt doar cele mai comune obiecte din Univers, ci și cele mai importante pentru înțelegerea fenomenelor și proceselor care au loc pe Pământ și nu numai.

8. Galaxia noastră

Aproape toate obiectele vizibile cu ochiul liber din emisfera nordică a cerului înstelat alcătuiesc un singur sistem de corpuri cerești (în principal stele) - Galaxia noastră (Fig. 7).

Detaliul său caracteristic pentru un observator pământesc este Calea Lactee, în care chiar și primele observații cu un telescop au făcut posibilă distingerea multor stele slabe. După cum puteți vedea singur în orice noapte senină, fără lună, se întinde pe cer ca o bandă albicioasă ușoară de formă zdrențuită. Probabil, i-a amintit cuiva de o urmă de lapte vărsat și, prin urmare, probabil, nu este o coincidență faptul că termenul „galaxie” provine din cuvântul grecesc galaxis, care înseamnă „laptoase, lăptoase”.

Nu este inclusă în Galaxie doar o pată slabă de ceață, vizibilă în direcția constelației Andromeda și care seamănă cu o flacără de lumânare în formă - Nebuloasa Andromeda. Este un alt sistem stelar, asemănător cu al nostru, îndepărtat de noi la o distanță de 2,3 milioane de ani lumină.

Abia când, în 1923, în această nebuloasă au putut fi distinse câteva dintre cele mai strălucitoare stele, oamenii de știință s-au convins în sfârșit că aceasta nu era doar o nebuloasă, ci o altă galaxie. Acest eveniment poate fi considerat și „descoperirea” Galaxiei noastre. Și în viitor, succesul în studiul său a fost în mare măsură asociat cu studiul altor galaxii.

Cunoștințele noastre despre dimensiunea, compoziția și structura Galaxiei au fost obținute în principal în ultima jumătate de secol. Diametrul galaxiei noastre este de aproximativ 100 de mii de ani lumină (aproximativ 30 de mii de parsecs). Numărul de stele este de aproximativ 150 de miliarde și ele reprezintă 98% din masa sa totală. Restul de 2% este materie interstelară sub formă de gaz și praf.

Stelele formează grupuri de diferite forme și numere de obiecte - sferice și împrăștiate. Există relativ puține stele în clustere deschise - de la câteva zeci la câteva mii. Cel mai faimos grup deschis este Pleiadele, vizibile în constelația Taurului. În aceeași constelație se află Hiadele, un triunghi de stele slabe lângă Aldebaranul strălucitor. Unele dintre stele aparținând constelației Ursa Major alcătuiesc, de asemenea, un grup deschis. Aproape toate clusterele de acest tip sunt vizibile lângă Calea Lactee.

Grupurile de stele globulare conțin sute de mii și chiar milioane de stele. Doar două dintre ele - în constelațiile Săgetător și Hercule - pot fi observate cu ochiul liber. Grupurile globulare sunt distribuite în Galaxie într-un mod diferit: cele mai multe dintre ele sunt situate în apropierea centrului acesteia și, pe măsură ce te îndepărtezi de ea, concentrația lor în spațiu scade.

„Populația” acestor două tipuri de clustere diferă și ea. Compoziția clusterelor deschise include în principal stele legate (cum ar fi Soarele) de secvența principală. Există multe giganți roșii și subgiganți în cele sferice.

Aceste diferențe sunt explicate în prezent prin diferența de vârstă a stelelor care alcătuiesc clustere de diferite tipuri și, în consecință, vârsta clusterelor în sine. Calculele au arătat că vârsta multor clustere deschise este de aproximativ 2–3 Gyr, în timp ce vârsta clusterelor globulare este mult mai veche și poate ajunge la 12–14 Gyr.

Deoarece distribuția în spațiu a clusterelor de stele individuale de diferite tipuri și a altor obiecte s-a dovedit a fi diferită, au început să distingă cinci subsisteme care formează un singur sistem stelar - Galaxia:

- tineret plat;

- plat vechi;

- subsistem intermediar „disc”;

– sferică intermediară;

- sferice.

Orez. 7. Structura galaxiei

Locația lor este prezentată într-o diagramă care arată structura galaxiei într-un plan perpendicular pe planul Căii Lactee (vezi Fig. 7). Figura arată, de asemenea, poziția Soarelui și a părții centrale a Galaxiei - nucleul său, care este situat în direcția constelației Săgetător.

Măsurând poziția relativă a stelelor pe cer, astronomii la începutul secolului al XVIII-lea. a observat că coordonatele unor stele strălucitoare (Aldebaran, Arcturus și Sirius) s-au schimbat în comparație cu cele care au fost obținute în antichitate. Ulterior, a devenit evident că vitezele de mișcare în spațiu pentru diferite stele diferă destul de semnificativ. „Cea mai rapidă” dintre ele, numită „Steaua zburătoare a lui Barnard”, se mișcă pe cer cu 10,8" într-un an. Aceasta înseamnă că trece de 0,5 ° (diametrul unghiular al Soarelui și Lunii) în mai puțin de 200 de ani. În prezent, aceasta stea (cu magnitudinea 9,7) este situată în constelația Ophiuchus.Majoritatea dintre cele 300.000 de stele a căror mișcare proprie este măsurată își schimbă poziția mult mai lent - deplasarea este de numai sutimi și miimi de secundă de arc pe an.toate stelele se mișcă în jurul centrului a galaxiei, soarele completează o revoluție în aproximativ 220 de milioane de ani.

Informații semnificative despre distribuția materiei interstelare în Galaxie au fost obținute datorită dezvoltării radioastronomiei. În primul rând, s-a dovedit că gazul interstelar, a cărui cea mai mare parte este hidrogenul, formează ramuri în jurul centrului galaxiei care au o formă de spirală. Aceeași structură poate fi urmărită în unele tipuri de stele.

Prin urmare, galaxia noastră aparține celei mai comune clase de galaxii spirale.

Trebuie remarcat faptul că materia interstelară complică semnificativ studiul Galaxiei prin metode optice. Este distribuită în volumul spațiului ocupat de stele destul de neuniform. Principala masă de gaz și praf este situată în apropierea planului Căii Lactee, unde formează nori uriași (cu sute de ani-lumină în diametru) numiți nebuloase. Există și materie în spațiul dintre nori, deși într-o stare foarte rarefiată. Forma Căii Lactee, golurile întunecate vizibile în ea (cea mai mare dintre ele provoacă bifurcarea acesteia, care se întinde de la constelația Acvila până la constelația Scorpion) se explică prin faptul că praful interstelar ne împiedică să vedem lumina stelelor situate. în spatele acestor nori. Tocmai acești nori nu ne oferă posibilitatea de a vedea nucleul galaxiei, care poate fi studiat doar primind radiații infraroșii și unde radio care provin din ea.

În acele cazuri rare când o stea fierbinte este situată lângă norul de gaz și praf, această nebuloasă devine strălucitoare. O vedem pentru că praful reflectă lumina unei stele strălucitoare.

În Galaxie se observă diferite tipuri de nebuloase, a căror formare este strâns legată de evoluția stelelor. Printre acestea se numără nebuloasele planetare, care au fost numite astfel pentru că în telescoapele slabe arată ca discurile planetelor îndepărtate - Uranus și Neptun. Acestea sunt straturile exterioare de stele, separate de ele în timpul comprimării nucleului și transformării stelei într-o pitică albă. Aceste cochilii se extind și se risipesc în spațiul cosmic pe parcursul a câteva zeci de mii de ani.

Alte nebuloase sunt rămășițe ale exploziilor de supernove. Cea mai faimoasă dintre ele este Nebuloasa Crabului din constelația Taurului, rezultatul unei explozii de supernove atât de strălucitoare încât în 1054 a fost văzută chiar și în timpul zilei timp de 23 de zile. În interiorul acestei nebuloase se observă un pulsar, în care, cu o perioadă de rotație egală cu 0,033 s, luminozitatea se modifică în domeniul optic, cu raze X și radio. Sunt cunoscute peste 500 de astfel de obiecte.

În stele aflate în proces de reacții termonucleare se formează multe elemente chimice, iar în timpul exploziilor de supernove se formează chiar și nuclee mai grele decât fierul. Gazul pierdut de stelele cu un conținut ridicat de elemente chimice grele modifică compoziția materiei interstelare, din care se formează ulterior stelele. Prin urmare, compoziția chimică a stelelor de „a doua generație”, care include probabil Soarele nostru, este oarecum diferită de compoziția vechilor stele care s-au format mai devreme.

9. Structura și evoluția Universului

Pe lângă Nebuloasa Andromeda, mai pot fi văzute cu ochiul liber încă două galaxii: Norii Magellanic Mari și Mici. Sunt vizibile doar în emisfera sudică, așa că europenii au aflat despre ele abia după călătoria lui Magellan în jurul lumii. Aceștia sunt sateliți ai galaxiei noastre, separați de aceasta la o distanță de aproximativ 150 de mii de ani lumină. La o asemenea distanță, stelele precum Soarele nu sunt vizibile nici prin telescop, nici în fotografii. Dar, în număr mare, se observă stele fierbinți de luminozitate ridicată - supergiganți -.

Galaxiile sunt sisteme stelare gigantice, care includ de la câteva milioane la câteva trilioane de stele. În plus, galaxiile conțin cantități diferite (în funcție de tip) de materie interstelară (sub formă de gaz, praf și raze cosmice).

În partea centrală a multor galaxii există un cluster, numit nucleu, unde au loc procese active asociate cu eliberarea de energie și ejecția de materie.

Unele galaxii din domeniul radio au radiații mult mai puternice decât în regiunea vizibilă a spectrului. Astfel de obiecte se numesc galaxii radio. Surse și mai puternice de emisie radio sunt quasarii, care, de asemenea, radiază mai mult în domeniul optic decât galaxiile. Quazarii sunt cele mai îndepărtate obiecte cunoscute de la noi în univers. Unele dintre ele sunt situate la distanțe mari care depășesc 5 miliarde de ani lumină.

Aparent, quasarii sunt nuclee galactice extrem de active. Stelele din jurul nucleului nu se pot distinge, deoarece quasarii sunt foarte departe, iar luminozitatea lor mare nu permite detectarea luminii slabe a stelelor.

Studiile galaxiilor au arătat că liniile din spectrele lor sunt de obicei deplasate către capătul roșu, adică spre lungimi de undă mai mari. Aceasta înseamnă că aproape toate galaxiile (cu excepția câtorva dintre cele mai apropiate) se îndepărtează de noi.

Cu toate acestea, existența acestei legi nu înseamnă deloc că galaxiile fug de noi, din Galaxia noastră ca și din centru. Același model de recesiune va fi observat din orice altă galaxie. Și asta înseamnă că toate galaxiile observate se îndepărtează unele de altele.

Luați în considerare o minge uriașă (Universul), care constă din puncte separate (galaxii), distribuite uniform în interiorul acesteia și care interacționează conform legii gravitației universale. Dacă ne imaginăm că la un moment inițial de timp galaxiile sunt nemișcate una față de cealaltă, atunci, ca urmare a atracției reciproce, ele nu vor rămâne nemișcate în momentul următor și vor începe să se apropie una de cealaltă. În consecință, Universul se va contracta, iar densitatea materiei din el va crește. Dacă în acest moment inițial galaxiile se îndepărtau unele de altele, adică Universul se extindea, atunci gravitația va reduce viteza de îndepărtare reciprocă a acestora. Soarta ulterioară a galaxiilor care se îndepărtează de centrul mingii cu o anumită viteză depinde de raportul dintre această viteză și viteza „a doua cosmică” pentru o minge cu o rază și o masă date, care constă din galaxii individuale.

Dacă vitezele galaxiilor sunt mai mari decât viteza a doua spațială, atunci ele se vor îndepărta la infinit - Universul se va extinde la infinit. Dacă sunt mai mici decât cel de-al doilea cosmic, atunci expansiunea Universului ar trebui înlocuită cu contracție.

Pe baza datelor disponibile, în prezent este imposibil să tragem concluzii certe despre care dintre aceste opțiuni va duce la evoluția Universului. Cu toate acestea, se poate spune cu certitudine că în trecut densitatea materiei din Univers era mult mai mare decât în prezent. Galaxiile, stelele și planetele nu puteau exista ca obiecte independente, iar substanța din care constau acum era diferită calitativ și era un mediu omogen, foarte fierbinte și dens. Temperatura sa a depășit 10 miliarde de grade, iar densitatea a fost mai mare decât densitatea nucleelor atomice, care este de 1017 kg/m3. Acest lucru este dovedit nu numai de teorie, ci și de rezultatele observațiilor. După cum reiese din calculele teoretice, împreună cu materia, Universul fierbinte în primele etape ale existenței sale a fost umplut cu cuante de radiație electromagnetică de înaltă energie. În cursul expansiunii Universului, energia cuantelor a scăzut și în prezent ar trebui să corespundă cu 5–6 K. Această radiație, numită relicvă, a fost într-adevăr descoperită în 1965.

Astfel, s-a obținut confirmarea teoriei Universului fierbinte, stadiul inițial al existenței căruia este adesea numit Big Bang. În prezent, a fost elaborată o teorie care descrie procesele care au avut loc în Univers încă din primele momente ale expansiunii sale. Inițial, în Univers nu puteau exista nici atomii, nici măcar nuclee atomice complexe. În aceste condiții, au avut loc transformări reciproce ale neutronilor și protonilor în timpul interacțiunii lor cu alte particule elementare: electroni, pozitroni, neutrini și antineutrini. După ce temperatura din univers a scăzut la 1 miliard de grade, energia cuantelor și a particulelor a devenit insuficientă pentru a preveni formarea celor mai simple nuclee de atomi de deuteriu, tritiu, heliu-3 și heliu-4. La aproximativ 3 minute de la începutul expansiunii Universului, a fost stabilit în el un anumit raport dintre conținutul de nuclee de hidrogen (aproximativ 70%) și nuclee de heliu (aproximativ 30%). Acest raport s-a menținut apoi miliarde de ani până când din această substanță s-au format galaxii și stele, în adâncurile cărora, ca urmare a reacțiilor termonucleare, au început să se formeze nuclee atomice mai complexe. În mediul interstelar s-au format condiții pentru formarea atomilor neutri, apoi a moleculelor.

Imaginea evoluției Universului care s-a deschis în fața noastră este uimitoare și uimitoare. Fără a înceta să fii surprins, nu trebuie să uităm că toate acestea au fost descoperite de o persoană - un locuitor al unui mic fir de praf pierdut în întinderile nemărginite ale Universului - un locuitor al planetei Pământ.

Lista literaturii folosite

1. Arutsev A.A., Ermolaev B.V., Kutateladze I.O., Slutsky M. Concepte ale științelor naturale moderne. Cu ghid de studiu. M. 1999

2. Petrosova R.A., Golov V.P., Sivoglazov V.I., Straut E.K. Știința naturii și fundamentele ecologiei. Manual pentru instituțiile de învățământ pedagogic secundar. Moscova: Dropia, 2007, 303 pagini.

3. Savchenko V.N., Smagin V.P. ÎNCEPUTUL CONCEPTELOR ŞI PRINCIPIILOR MODERNE DE ŞTIINŢA NATURII. Tutorial. Rostov-pe-Don. 2006.

Planetele sunt corpuri cerești care se învârt în jurul unei stele. Ele, spre deosebire de stele, nu emit lumină și căldură, ci strălucesc cu lumina reflectată a stelei căreia îi aparțin. Forma planetelor este aproape sferică. În prezent, doar planetele sistemului solar sunt cunoscute în mod fiabil, dar prezența planetelor în alte stele este foarte probabilă.

Gilbert a exprimat o ipoteză despre magnetismul terestru: Pământul este un magnet sferic mare, ai cărui poli se află în apropierea polilor geografici. Și-a fundamentat ipoteza cu următoarea experiență: dacă aduci un ac magnetic mai aproape de suprafața unei mingi mari făcute dintr-un magnet natural, atunci se fixează întotdeauna într-o anumită direcție, ca un ac de busolă pe Pământ. Naidysh V.M. 2004 KSE

În funcție de caracteristicile fizice, planetele mari sunt împărțite în două grupuri. Una dintre ele - planetele grupului terestru - este formată din Pământ și Mercur, Venus și Marte similare cu acesta. Al doilea include planetele gigantice: Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun. Până în 2006, Pluto a fost considerată cea mai mare planetă cea mai îndepărtată de Soare. Acum el, împreună cu alte obiecte de dimensiuni similare - asteroizi mari cunoscuți de mult și obiecte găsite la periferia sistemului solar - se numără printre planetele pitice.

Împărțirea planetelor în grupuri poate fi urmărită în funcție de trei caracteristici (masă, presiune, rotație), dar cel mai clar - în ceea ce privește densitatea. Planetele aparținând aceluiași grup diferă nesemnificativ ca densitate, în timp ce densitatea medie a planetelor terestre este de aproximativ 5 ori mai mare decât densitatea medie a planetelor gigantice.

Pământul ocupă locul cinci ca dimensiune și masă printre planetele mari, dar dintre planetele terestre, care include Mercur, Venus, Pământul și Marte, este cea mai mare. Cea mai importantă diferență între Pământ și alte planete ale sistemului solar este existența vieții pe acesta, care a atins forma sa cea mai înaltă și inteligentă odată cu apariția omului. Condițiile pentru dezvoltarea vieții pe corpurile sistemului solar cel mai apropiat de Pământ sunt nefavorabile; nici corpuri locuibile din afara acestuia din urmă nu au fost descoperite încă. Cu toate acestea, viața este o etapă naturală în dezvoltarea materiei, prin urmare Pământul nu poate fi considerat singurul corp cosmic locuit al Universului, iar formele de viață terestre sunt singurele sale forme posibile.

Conform conceptelor cosmogonice moderne, Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani prin condensarea gravitațională din gaz și praf împrăștiate în spațiul circumsolar, conținând toate elementele chimice cunoscute în natură. Formarea Pământului a fost însoțită de diferențierea materiei, care a fost facilitată de încălzirea treptată a interiorului pământului, în principal datorită căldurii degajate în timpul dezintegrarii elementelor radioactive (uraniu, toriu, potasiu etc.). Rezultatul acestei diferențieri a fost împărțirea Pământului în straturi situate concentric - geosfere, care diferă în compoziția chimică, starea de agregare și proprietățile fizice. În centru s-a format nucleul Pământului, înconjurat de o manta. Din cele mai usoare si fuzibile componente ale materiei, eliberate din manta in procesele de topire, a luat nastere scoarta terestra, situata deasupra mantalei. Totalitatea acestor geosfere interioare, limitate de suprafața pământului solid, este uneori numită Pământul „solid” (deși acest lucru nu este în întregime precis, deoarece s-a stabilit că partea exterioară a miezului are proprietățile unui fluid vâscos) . Pământul „solid” conține aproape întreaga masă a planetei.

Caracteristicile fizice ale Pământului și mișcarea sa orbitală au permis vieții să persistă în ultimii 3,5 miliarde de ani. Potrivit diverselor estimări, Pământul va păstra condițiile de existență a organismelor vii pentru încă 0,5 - 2,3 miliarde de ani.

Pământul interacționează (este atras de forțele gravitaționale) cu alte obiecte din spațiu, inclusiv cu Soarele și Luna. Pământul se învârte în jurul Soarelui și face o revoluție completă în jurul lui în aproximativ 365,26 de zile solare - un an sideral. Axa de rotație a Pământului este înclinată la 23,44° față de perpendiculara pe planul său orbital, ceea ce provoacă schimbări sezoniere pe suprafața planetei cu o perioadă de un an tropical - 365,24 zile solare. O zi are acum aproximativ 24 de ore. Luna și-a început orbita în jurul Pământului în urmă cu aproximativ 4,53 miliarde de ani. Influența gravitațională a Lunii asupra Pământului este cauza mareelor oceanice. Luna stabilizează, de asemenea, înclinarea axei pământului și încetinește treptat rotația pământului. Unele teorii sugerează că impactul asteroizilor a dus la schimbări semnificative ale mediului și ale suprafeței Pământului, provocând, în special, dispariții în masă ale diferitelor specii de ființe vii. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C7%E5%EC%EB%FF

Pământul, așa cum am menționat mai devreme, are o formă aproape sferică. Raza mingii este de 6371 km. Pământul se învârte în jurul Soarelui și se rotește în jurul propriei axe. Un satelit natural se învârte în jurul Pământului - Luna. Luna este situată la o distanță de 384,4 mii km de suprafața planetei noastre. Perioadele revoluției sale în jurul Pământului și în jurul axei sale coincid, astfel încât Luna este întoarsă spre Pământ doar de o parte, iar cealaltă nu este vizibilă de pe Pământ. Luna nu are atmosferă, deci partea îndreptată spre Soare are o temperatură ridicată, iar cea opusă, întunecată, are o temperatură foarte scăzută. Suprafața lunii nu este uniformă. Câmpiile și lanțurile muntoase de pe Lună sunt încrucișate.

Pământul, ca și alte planete ale sistemului solar, are faze timpurii de evoluție: faza de acreție (naștere), topirea sferei exterioare a globului și faza crustei primare (faza lunară). A.P. Sadokhin KSE capitolul 5 p. Pe Pământ au apărut rezervoare (oceane), în care ar putea apărea o combinație de substanțe pentru dezvoltarea viitoare a planetei.

Rezumat pe subiect

„Pământul este o planetă în sistemul solar”

1. Structura și compoziția sistemului solar. Două grupuri de planete

2. Planetele terestre. Sistemul Pământ-Lună

3. Pământ

4. Explorări antice și moderne ale Pământului

5. Explorarea Pământului din spațiu

6. Originea vieții pe pământ

7. Singurul satelit al Pământului este Luna

Concluzie

1. Structura și compoziția sistemului solar. două grupuri de planete.

În funcție de caracteristicile fizice, planetele mari sunt împărțite în două grupuri. Una dintre ele - planetele grupului terestru - este Pământul și Mercur, Venus și Marte similare. Al doilea include planetele gigantice: Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun. Până în 2006, Pluto a fost considerată cea mai mare planetă cea mai îndepărtată de Soare. Acum, împreună cu alte obiecte de dimensiuni similare - asteroizi mari cunoscuți de mult timp (vezi § 4) și obiecte descoperite la periferia sistemului solar - se numără printre planetele pitice.

2. Planetele grupului terestru. Sistemul Pământ-Lună

3. Pământ.

Pământul este a treia planetă de la Soare din sistemul solar. Se învârte în jurul stelei la o distanță medie de 149,6 milioane km pe o perioadă de 365,24 zile.

Pământul are un satelit - Luna, care se învârte în jurul Soarelui la o distanță medie de 384.400 km. Înclinarea axei pământului față de planul eclipticii este 66033`22``. Perioada de rotație a planetei în jurul axei sale este de 23 ore 56 minute 4,1 secunde. Rotația în jurul axei sale determină schimbarea zilei și a nopții, iar înclinarea axei și circulația în jurul Soarelui - schimbarea anotimpurilor. Forma Pământului este un geoid, aproximativ un elipsoid triaxial, un sferoid. Raza medie a Pământului este de 6371,032 km, ecuatorială - 6378,16 km, polară - 6356,777 km. Suprafața globului este de 510 milioane km², volumul este de 1,083 * 1012 km², densitatea medie este de 5518 kg / m³. Masa Pământului este de 5976 * 1021 kg.

Pământul are câmpuri magnetice și electrice. Câmpul gravitațional al Pământului determină forma sa sferică și existența atmosferei. Conform conceptelor cosmogonice moderne, Pământul s-a format în urmă cu aproximativ 4,7 miliarde de ani din materia gazoasă împrăștiată în sistemul protosolar. Ca urmare a diferențierii materiei, Pământul, sub influența câmpului său gravitațional, în condițiile de încălzire a interiorului pământului, a apărut și s-a dezvoltat diferit în compoziția chimică, starea de agregare și proprietățile fizice ale învelișului - geosfera. : miez (în centru), manta, scoarță terestră, hidrosferă, atmosferă, magnetosferă. Compoziția Pământului este dominată de fier (34,6%), oxigen (29,5%), siliciu (15,2%), magneziu (12,7%). Scoarța terestră, mantaua și partea interioară a nucleului sunt solide (partea exterioară a nucleului este considerată lichidă). De la suprafața Pământului până la centru, presiunea, densitatea și temperatura cresc.

Presiunea în centrul planetei este de 3,6 * 1011 Pa, densitatea este de aproximativ 12,5 * 103 kg / m³, temperatura variază de la 50000ºС la 60000ºС.

Principalele tipuri de scoarță terestră sunt continentale și oceanice; în zona de tranziție de la continent la ocean se dezvoltă o crustă intermediară.

Cea mai mare parte a Pământului este ocupată de Oceanul Mondial (361,1 milioane km²; 70,8%), pământul are 149,1 milioane km² (29,2%) și formează șase continente și insule. Se ridică deasupra nivelului oceanului mondial cu o medie de 875 m (cea mai mare înălțime este de 8848 m - Muntele Chomolungma), munții ocupă mai mult de 1/3 din suprafața terestră. Deșerturile acoperă aproximativ 20% din suprafața terenului, pădurile - aproximativ 30%, ghețarii - peste 10%. Adâncimea medie a oceanului mondial este de aproximativ 3800 m (cea mai mare adâncime este de 11020 m - șanțul Marianelor (jgheab) din Oceanul Pacific). Volumul apei de pe planetă este de 1370 milioane km³, salinitatea medie este de 35 g/l. Atmosfera Pământului, a cărei masă totală este de 5,15 * 1015 tone, constă din aer - un amestec de azot (78,08%) și oxigen (20,95%), restul este vapori de apă, dioxid de carbon, precum și inert. si alte gaze. Temperatura maximă a suprafeței terestre este de 570º-580º C (în deșerturile tropicale din Africa și America de Nord), cea minimă este de aproximativ -900º C (în regiunile centrale ale Antarcticii). Formarea Pământului și stadiul inițial al dezvoltării sale aparțin istoriei pregeologice. Vârsta absolută a celor mai vechi roci este de peste 3,5 miliarde de ani. Istoria geologică a Pământului este împărțită în două etape inegale: Precambrianul, care ocupă aproximativ 5/6 din întreaga cronologie geologică (aproximativ 3 miliarde de ani) și Fanerozoicul, acoperind ultimele 570 de milioane de ani.

Cu aproximativ 3-3,5 miliarde de ani în urmă, ca urmare a evoluției naturale a materiei, viața a apărut pe Pământ și a început dezvoltarea biosferei. Totalitatea tuturor organismelor vii care îl locuiesc, așa-numita materie vie a Pământului, a avut un impact semnificativ asupra dezvoltării atmosferei, hidrosferei și învelișului sedimentar. Un nou factor care are o influență puternică asupra biosferei este activitatea de producție a omului, care a apărut pe Pământ în urmă cu mai puțin de 3 milioane de ani. Rata ridicată de creștere a populației Pământului (275 milioane de oameni în 1000, 1,6 miliarde de oameni în 1900 și aproximativ 6,3 miliarde de oameni în 1995) și influența crescândă a societății umane asupra mediului natural au pus în discuție problemele utilizării raționale a tuturor resursele naturale și protecția naturii.

4. Studii antice și moderne ale Pământului.

Pentru prima dată, matematicianul și astronomul grec antic Eratosthenes a reușit să obțină dimensiuni destul de precise ale planetei noastre în secolul I î.Hr. (o precizie de aproximativ 1,3%). Eratostene a descoperit că la prânz în cea mai lungă zi de vară, când Soarele este la cea mai înaltă pe cerul Aswanului și razele sale cad vertical, în Alexandria, în același timp, distanța zenitală a Soarelui este de 1/50 de cerc. Cunoscând distanța de la Aswan până la Alexandria, a putut să calculeze raza Pământului, care, conform calculelor sale, era de 6290 km. O contribuție la fel de semnificativă la astronomie a adus-o astronomul și matematicianul musulman Biruni, care a trăit în secolele X-XI d.Hr. e. În ciuda faptului că a folosit sistemul geocentric, a reușit să determine destul de precis dimensiunea Pământului și înclinarea ecuatorului față de ecliptică. Dimensiunile planetelor, deși au fost determinate de el, dar cu o mare eroare; singura dimensiune pe care a determinat-o relativ precis este dimensiunea lunii.

În secolul al XV-lea, Copernic a prezentat teoria heliocentrică a structurii lumii. Teoria, după cum se știe, nu a avut o dezvoltare destul de lungă, fiind persecutată de biserică. Sistemul a fost în cele din urmă rafinat de I. Kepler la sfârșitul secolului al XVI-lea. Kepler a descoperit, de asemenea, legile mișcării planetare și a calculat excentricitățile orbitelor lor, a creat teoretic un model de telescop. Galileo, care a trăit ceva mai târziu decât Kepler, a construit un telescop cu o mărire de 34,6 ori, ceea ce i-a permis să estimeze chiar și înălțimea munților de pe Lună. De asemenea, a descoperit o diferență caracteristică atunci când observa stelele și planetele printr-un telescop: claritatea aspectului și formei planetelor a fost mult mai mare și a descoperit și câteva stele noi. Timp de aproape 2000 de ani, astronomii au crezut că distanța de la Pământ la Soare este egală cu 1200 de distanțe Pământului, adică. gresind de vreo 20 de ori! Pentru prima dată, aceste date au fost specificate abia la sfârșitul secolului al XVII-lea ca 140 milioane km, adică. cu o eroare de 6,3% a astronomilor Cassini si Richet. Ei au determinat, de asemenea, viteza luminii la 215 km/s, ceea ce a reprezentat o descoperire semnificativă în astronomie, deoarece anterior credeau că viteza luminii este infinită. Cam în același timp, Newton a descoperit legea gravitației universale și descompunerea luminii într-un spectru, care a marcat începutul analizei spectrale câteva secole mai târziu.

Pământul ni se pare atât de uriaș, atât de fiabil și înseamnă atât de mult pentru noi, încât nu observăm poziția ei secundară în familia planetelor. Singura consolare slabă este că Pământul este cea mai mare dintre planetele terestre. În plus, are o atmosferă de putere medie, o parte semnificativă a suprafeței pământului este acoperită cu un strat subțire eterogen de apă. Și în jurul lui se învârte un satelit maiestuos, al cărui diametru este egal cu un sfert din diametrul pământului. Cu toate acestea, aceste argumente sunt cu greu suficiente pentru a susține îngâmfarea noastră cosmică. Micut din punct de vedere astronomic, Pământul este planeta noastră natală și, prin urmare, merită cel mai atent studiu. După munca minuțioasă și grea a zeci de generații de oameni de știință, s-a dovedit de necontestat că Pământul nu este deloc „centrul universului”, ci cea mai obișnuită planetă, adică. minge rece care se mișcă în jurul soarelui. Conform legilor lui Kepler, Pământul se învârte în jurul Soarelui cu o viteză variabilă într-o elipsă ușor alungită. Este cel mai aproape de soare la începutul lunii ianuarie, când domnește iarna în emisfera nordică, și cel mai îndepărtat la începutul lunii iulie, când avem vară. Diferența dintre distanța Pământului față de Soare între ianuarie și iulie este de aproximativ 5 milioane km. Prin urmare, iernile în emisfera nordică sunt puțin mai calde decât în cea suică, iar verile, dimpotrivă, sunt puțin mai reci. Acest lucru se simte cel mai clar în Arctica și Antarctica. Elipticitatea orbitei Pământului are doar o influență indirectă și foarte nesemnificativă asupra naturii anotimpurilor. Motivul schimbării anotimpurilor constă în înclinarea axei pământului. Axa de rotație a Pământului este situată la un unghi de 66,5º față de planul mișcării sale în jurul Soarelui. Pentru majoritatea problemelor practice, se poate presupune că axa de rotație a Pământului se mișcă întotdeauna în spațiu paralel cu ea însăși. De fapt, axa de rotație a Pământului descrie un mic cerc pe sfera cerească, făcând o revoluție completă în 26 de mii de ani. În următoarele sute de ani, polul nord al lumii va fi situat nu departe de Steaua Polară, apoi va începe să se îndepărteze de ea, iar numele ultimei stele din mânerul găleții Ursa Minor - Polaris - își va pierde sensul. În 12 mii de ani, polul ceresc se va apropia de cea mai strălucitoare stea de pe cerul nordic - Vega din constelația Lyra. Fenomenul descris se numește precesia axei de rotație a Pământului. Fenomenul de precesiune a fost deja descoperit de Hiparh, care a comparat pozițiile stelelor din catalog cu catalogul de stele al lui Aristill și Timocharis alcătuit cu mult înaintea lui. Comparația cataloagelor i-a indicat lui Hiparh mișcarea lentă a axei lumii.

Există trei învelișuri exterioare ale Pământului: litosfera, hidrosfera și atmosfera. Litosfera este înțeleasă ca învelișul solid superior al planetei, care servește drept pat al oceanului, iar pe continente coincide cu pământul. Hidrosfera este apele subterane, apele râurilor, lacurilor, mărilor și, în final, oceanelor. Apa acoperă 71% din întreaga suprafață a Pământului. Adâncimea medie a Oceanului Mondial este de 3900 m.

5. Explorarea Pământului din spațiu

Omul a apreciat mai întâi rolul sateliților în monitorizarea stării terenurilor agricole, a pădurilor și a altor resurse naturale ale Pământului la doar câțiva ani după debutul erei spațiale. Începutul a fost pus în 1960, când cu ajutorul sateliților meteorologici „Tiros” s-au obținut contururi sub formă de hărți ale globului, aflate sub nori. Aceste prime imagini TV alb-negru au oferit foarte puține informații despre activitatea umană și totuși a fost un prim pas. Curând au fost dezvoltate noi mijloace tehnice care au făcut posibilă îmbunătățirea calității observațiilor. Informațiile au fost extrase din imagini multispectrale în regiunile vizibil și infraroșu (IR) ale spectrului. Primii sateliți proiectați pentru a profita la maximum de aceste oportunități au fost Landsat. De exemplu, satelitul Landsat-D, al patrulea dintr-o serie, a observat Pământul de la o altitudine de peste 640 km folosind instrumente sensibile avansate, care le-au permis consumatorilor să primească informații mult mai detaliate și la timp. Unul dintre primele domenii de aplicare a imaginilor suprafeței pământului a fost cartografia. În era pre-satelit, hărțile multor zone, chiar și în regiunile dezvoltate ale lumii, erau inexacte. Imaginile Landsat au corectat și actualizat unele dintre hărțile existente ale Statelor Unite. La mijlocul anilor 1970, NASA și Departamentul de Agricultură al SUA au decis să demonstreze capacitățile sistemului satelit în prognoza celei mai importante culturi agricole, grâul. Observațiile prin satelit, care s-au dovedit a fi extrem de precise, au fost ulterior extinse la alte culturi agricole. Utilizarea informațiilor satelitare a scos la iveală avantajele sale incontestabile în evaluarea volumului de lemn în vastele teritorii ale oricărei țări. A devenit posibilă gestionarea procesului de defrișare și, dacă este cazul, să se dea recomandări privind modificarea contururilor zonei de defrișare din punctul de vedere al celei mai bune conservări a pădurii. Imaginile din satelit au făcut posibilă, de asemenea, evaluarea rapidă a limitelor incendiilor forestiere, în special a celor „în formă de coroană”, care sunt caracteristice regiunilor de vest ale Americii de Nord, precum și regiunilor Primorye și regiunile sudice ale Siberiei de Est din Rusia.

De mare importanță pentru omenire în ansamblu este capacitatea de a observa aproape continuu peste întinderile Oceanului Mondial. Mai sus de adâncurile apei oceanice se nasc forțele monstruoase din uragane și taifunuri, aducând numeroase victime și distrugeri pentru locuitorii de pe coastă. Avertizarea timpurie a publicului este adesea esențială pentru a salva viețile a zeci de mii de oameni. Determinarea stocurilor de pește și alte fructe de mare este, de asemenea, de mare importanță practică. Curenții oceanici se curbează adesea, își schimbă cursul și dimensiunea. De exemplu, El Nino, un curent cald în direcția sudică în largul coastei Ecuadorului, în câțiva ani, se poate răspândi de-a lungul coastei Peru până la 12º S. Când se întâmplă acest lucru, planctonul și peștii mor în număr mare, provocând daune ireparabile pescuitului din multe țări, inclusiv din Rusia. Concentrațiile mari de organisme marine unicelulare cresc mortalitatea peștilor, posibil din cauza toxinelor pe care le conțin. Observarea prin satelit ajută la identificarea „capriciilor” unor astfel de curenți și oferă informații utile celor care au nevoie de ele. Potrivit unor estimări ale oamenilor de știință ruși și americani, economiile de combustibil, combinate cu „captura suplimentară” datorată utilizării informațiilor de la sateliți obținute în intervalul infraroșu, generează un profit anual de 2,44 milioane USD.Utilizarea sateliților pentru sondaje scopuri a facilitat sarcina de a trasa cursul navelor .

6. Apariția vieții pe Pământ

Apariția materiei vii pe Pământ a fost precedată de o evoluție destul de lungă și complexă a compoziției chimice a atmosferei, care a dus în cele din urmă la formarea unui număr de molecule organice. Aceste molecule au servit ulterior ca un fel de „cărămizi” pentru formarea materiei vii. Conform datelor moderne, planetele sunt formate dintr-un nor primar de gaz-praf, a cărui compoziție chimică este similară cu compoziția chimică a Soarelui și a stelelor, atmosfera lor inițială a constat în principal din cei mai simpli compuși ai hidrogenului - cel mai comun element. in spatiu. Mai ales erau molecule de hidrogen, amoniac, apă și metan. În plus, atmosfera primară ar fi trebuit să fie bogată în gaze inerte - în primul rând heliu și neon. În prezent, există puține gaze nobile pe Pământ, deoarece odată s-au disipat (evaporat) în spațiul interplanetar, la fel ca mulți compuși care conțin hidrogen. Un rol decisiv în stabilirea compoziției atmosferei terestre l-a jucat însă fotosinteza plantelor, în care se eliberează oxigen. Este posibil ca o anumită, și poate chiar semnificativă, cantitatea de materie organică să fi fost adusă pe Pământ în timpul căderii meteoriților și, posibil, chiar a cometelor. Unii meteoriți sunt destul de bogați în compuși organici. Se estimează că peste 2 miliarde de ani meteoriții ar putea aduce pe Pământ de la 108 la 1012 tone de astfel de substanțe. De asemenea, compușii organici pot apărea în cantități mici ca urmare a activității vulcanice, impacturilor meteoriților, fulgerelor, din cauza dezintegrarii radioactive a unor elemente. Există date geologice destul de sigure care indică faptul că deja cu 3,5 miliarde de ani în urmă atmosfera Pământului era bogată în oxigen. Pe de altă parte, vârsta scoarței terestre este estimată de geologi la 4,5 miliarde de ani. Viața trebuie să fi apărut pe Pământ înainte ca atmosfera să devină bogată în oxigen, deoarece acesta din urmă este în principal un produs al activității vitale a plantelor. Potrivit unei estimări recente a specialistului american în astronomie planetară Sagan, viața pe Pământ a apărut acum 4,0-4,4 miliarde de ani. Mecanismul de complicare a structurii substanțelor organice și apariția în ele a proprietăților inerente materiei vii nu a fost încă suficient studiat. Dar este deja clar că astfel de procese durează miliarde de ani.

Orice combinație complexă de aminoacizi și alți compuși organici nu este încă un organism viu. Desigur, se poate presupune că, în anumite circumstanțe excepționale, undeva pe Pământ, a apărut un anumit „praDNA”, care a servit drept începutul tuturor viețuitoarelor. Acesta nu este cazul dacă ipoteticul „praDNA” era similar cu cel modern. Faptul este că ADN-ul modern în sine este complet neajutorat. Poate funcționa numai în prezența proteinelor enzimatice. A crede că, pur întâmplător, prin „agitarea” proteinelor individuale - molecule poliatomice, ar putea apărea o mașinărie complexă precum „praDNA” și complexul de proteine-enzime necesare funcționării sale - asta înseamnă să crezi în miracole. Cu toate acestea, se poate presupune că moleculele de ADN și ARN provin dintr-o moleculă mai primitivă. Pentru primele organisme vii primitive formate pe planetă, dozele mari de radiații pot reprezenta un pericol de moarte, deoarece mutațiile vor avea loc atât de repede încât selecția naturală nu va ține pasul cu ele.

Următoarea întrebare merită atenție: de ce viața pe Pământ nu ia naștere din materie nevie în timpul nostru? Acest lucru poate fi explicat doar prin faptul că viața apărută anterior nu va oferi o oportunitate pentru o nouă naștere a vieții. Microorganismele și virușii vor mânca literalmente primii muguri de viață nouă. Nu putem exclude complet posibilitatea ca viața pe Pământ să fi apărut întâmplător. Există o altă circumstanță căreia ar putea merita atenție. Este bine cunoscut faptul că toate proteinele „vii” constau din 22 de aminoacizi, în timp ce sunt cunoscuți în total peste 100 de aminoacizi. Nu este în totalitate clar cum diferă acești acizi de ceilalți „frați”. Există o legătură profundă între originea vieții și acest fenomen uimitor? Dacă viața pe Pământ a apărut întâmplător, atunci viața în Univers este un fenomen rar. Pentru o planetă dată (cum ar fi, de exemplu, Pământul nostru), apariția unei forme speciale de materie înalt organizată, pe care o numim „viață”, este un accident. Dar în vastele întinderi ale universului, viața apărută în acest fel ar trebui să fie un fenomen natural. Trebuie remarcat încă o dată că problema centrală a apariției vieții pe Pământ – explicația saltului calitativ de la „neviu” la „viu” – este încă departe de a fi clară. Nu e de mirare că unul dintre fondatorii biologiei moleculare moderne, profesorul Crick, la Simpozionul Byurakan privind problema civilizațiilor extraterestre din septembrie 1971, a spus: „Nu vedem o cale de la supa primordială la selecția naturală. Se poate concluziona că originea vieții este un miracol, dar aceasta mărturisește doar ignoranța noastră.”

8. Singurul satelit al Pământului este Luna.

Au trecut de mult vremurile în care oamenii credeau că forțele misterioase ale lunii aveau un impact asupra vieții lor de zi cu zi. Dar Luna are o varietate de influențe asupra Pământului, care se datorează legilor simple ale fizicii și, mai ales, dinamicii. Cea mai uimitoare caracteristică a mișcării Lunii este că viteza de rotație în jurul axei sale coincide cu viteza unghiulară medie de revoluție în jurul Pământului. Prin urmare, Luna se confruntă întotdeauna cu Pământul cu aceeași emisferă. Întrucât Luna este cel mai apropiat corp ceresc, distanța sa față de Pământ este cunoscută cu cea mai mare acuratețe, până la câțiva centimetri de la măsurători cu lasere și telemetrie laser. Cea mai mică distanță dintre centrele Pământului și Lunii este de 356.410 km. Cea mai mare distanță a Lunii față de Pământ ajunge la 406.700 km, iar distanța medie este de 384.401 km. Atmosfera Pământului îndoaie razele de lumină într-o asemenea măsură încât întreaga Lună (sau Soarele) poate fi văzută chiar înainte de răsărit sau după apus. Faptul este că refracția razelor de lumină care intră în atmosferă din spațiul fără aer este de aproximativ 0,

5º, adică egal cu diametrul unghiular aparent al lunii.

Astfel, atunci când marginea superioară a Lunii adevărate este chiar sub orizont, întreaga Lună este vizibilă deasupra orizontului. Un alt rezultat surprinzător a fost obținut din experimentele de maree. Se dovedește că Pământul este o minge elastică. Înainte de aceste experimente, se credea în mod obișnuit că Pământul este vâscos, precum melasa sau sticla topită; cu ușoare distorsiuni, probabil că ar trebui să le păstreze sau să revină încet la forma inițială sub acțiunea unor forțe slabe de restaurare. Experimentele au arătat că Pământul în ansamblu are forțe de maree și revine imediat la forma sa originală după încetarea acțiunii lor. Astfel, Pământul nu este doar mai dur decât oțelul, ci și mai rezistent.

Concluzie

Ne-am familiarizat cu starea actuală a planetei noastre. Viitorul planetei noastre, și într-adevăr întregul sistem planetar, dacă nu se întâmplă nimic neprevăzut, pare clar. Probabilitatea ca ordinea stabilită a planetelor să fie perturbată de vreo stea rătăcitoare este mică, chiar și în decurs de câteva miliarde de ani.

În viitorul apropiat, nu trebuie să ne așteptăm la schimbări puternice în fluxul de energie solară. Este probabil ca erele glaciare să se repete. O persoană este capabilă să schimbe clima, dar, făcând acest lucru, poate face o greșeală. Continentele vor crește și vor cădea în epocile următoare, dar sperăm că procesele vor fi lente. Impacturile masive de meteoriți sunt posibile din când în când. Dar, practic, planeta Pământ își va păstra aspectul modern.